ژول چیست و چگونه محاسبه می شود

نحوه محاسبه ژول

بنا به تعریف، یک ژول(J)  مقدار کاری است که نیروی یک نیوتن(N)  در جابجا کردن یک جسم به اندازهٔ یک متر(m) انجام می‌دهد. یعنی:

بر حسب تعریف دیگر یکاها، به سادگی می‌توان نشان داد که:

که در آن، پاسکال ( Pa ) یکای فشار و وات ( W)  یکای توان هستند.

یک ژول را می‌توان به شکل‌های زیر نیز تعریف کرد:

• کار لازم برای جابجایی یک کولن بار الکتریکی در اختلاف پتانسیل الکتریکی یک ولتی.
• کار لازم برای متراکم کردن گازی با فشار یک پاسکال به اندازهٔ یک متر مکعب.
• کار لازم برای تولید توان یک واتی به مدت یک ثانیه. با وجود اینکه بُعد (دیمانسیون) ژول با نیوتون-متر یکی است ‎(۱ J = ۱ N·m = ۱ kg·m^۲·s^−۲)‎ اما بهتر است ایندو را بجای یکدیگر بکار نبریم، چرا که نیوتن-متر (N·m) یکای گشتاور است اما ژول واحد انرژیست. رابطهٔ گشتاور و انرژی به صورت زیر است:

که E انرژی، τ  اندازهٔ گشتاور و θ زاویهٔ جابجایی (بر حسب رادیان) است. از آنجایی که رادیان فاقد بُعد است، نتیجه می‌گیریم که گشتاور و انرژی دارای بعد یکسانی هستند.

اختصاص نیوتون-متر برای گشتاور و ژول برای انرژی، برای جلوگیری از سوء برداشت‌ها و سوء تفاهم‌ها مفید است.

علت یکی بودن یکای گشتاور و انرژی این است که هم کار و هم گشتاور را می‌توان به صورت حاصل ضرب نیرو در فاصله بیان کرد؛ با این وجود جزئیات این دو مورد کاملا متفاوت هستند؛

گشتاور حاصل ضرب خارجی نیرو در فاصله‌ است در حالی که کار حاصل ضرب داخلی آن‌هاست. همچنین در گشتاور، منظور از فاصله، طول بازوی اهرم است، در حالی که در کار، منظور از فاصله، مسافت طی‌شده توسط شیءای است که به آن نیرو وارد می‌شود.